Ingegneria romana > Origini e storia

Roman Bridge, Ponte da Vila Formosa, Portugal (Carole Raddato)

I Romani sono noti per la loro notevole abilità di ingegneria, siano essi strade, ponti, tunnel o loro acquedotti impressionanti. Loro costruzioni, molti dei quali ancora in piedi, sono un testamento al loro ingegno e abilità superiori di ingegneria. Ingegneri è migliorato di più grandi idee e invenzioni per introdurre un gran numero di innovazioni. Hanno sviluppato materiali e tecniche che ha rivoluzionato il ponte e la costruzione degli acquedotti, perfezionato le armi antiche e sviluppato nuovi, mentre inventando macchine che imbrigliato la potenza dell'acqua. Realizzazioni di ingegneria romane generato molta ricchezza e prosperità, migliorare la vita quotidiana dei Romani e aiutare a mantenere la sua posizione dominante in e nel per secoli.

ACQUEDOTTI

Acquedotti, già esistevano nel per secoli prima della costruzione del primo , l'Aqua Appia nel 312 A.C. di Roma. I Romani, tuttavia, ha introdotto molte innovazioni che hanno permesso loro di costruire acquedotti su una scala senza precedenti. Acquedotti consistevano di cavidotti, gallerie e condotte portando l'acqua dalle sorgenti lontane e montagne in e paesi. Ci hanno fornito acqua per le citta fontane, latrine, bagni pubblici e case di ricchi romani. Essi sono stati utilizzati anche per alimentazione mulini e altre macchine
Acquedotti romani usato gravità, non pompe, con una leggera inclinazione verso il basso per scorrere l'acqua. Altre innovazioni previste includevano l'uso di arcate per trasportare l'acqua sopra valli e terreno pianeggiante, con l'ampio uso di rivestimenti di cemento cemento e impermeabile. Un'altra innovazione fu l'uso di vasche di decantazione a intervalli regolari per regolamentare la fornitura di acqua.
Acquedotti potrebbero essere oltre 100 chilometri (62 miglia) di lunghezza. Per esempio, l'Aqua Marcia costruito nel 144-140 A.C. eseguito Sotterranea per circa 91 km (57 miglia) della metropolitana e poi 10 km (6 miglia) aboveground su sottostrutture e portici prima di raggiungere la di Roma.

Valens Aqueduct, Constantinople

Acquedotto di Valente, Costantinopoli

Acquedotti doveva essere regolarmente mantenuto, come detriti accumulati nei loro conduttori e perdite sviluppati nel corso degli anni. Entro la metà del Principato, Roma aveva una rete di acqua grandi e complessi con legami incrociati di acquedotto che assicurava una costante erogazione di acqua, anche se un acquedotto era in riparazione.

PONTI

Non appena il secondo secolo A.C., i Romani costruirono grandi e magnifica pietra ponti come la 135 metri (443 ft) lungo il Pons Aemilius a Roma. I primi ponti di pietra utilizzano blocchi di pietra tenuti insieme con fascette di . La metà del 2 ° secolo A.C., Romani fatto ampio uso di calcestruzzo: ponti sono stati costruiti spesso con un nucleo di calcestruzzo e un blocco di pietra di fronte. L'uso di calcestruzzo aumentato significativamente la resistenza e la durevolezza dei ponti. Calcestruzzo è stato utilizzato anche per costruire moli forti. Quando moli non potevano essere costruiti dalla roccia, il Romans ha usato "paratoie", che erano temporanei involucri realizzati da pali di legno sigillati con argilla. Le paratoie sono stati conficcati nel letto del fiume e riempiti di calcestruzzo, al fine di rendere moli.
Costruttori romani erano anche i primi a comprendere appieno i vantaggi strutturali di un arco. Ponti avevano archi composto da singolo arco pietre (su un'estremità più lunghe rispetto agli altri) chiamato conci, distribuiti in modo efficiente peso dei ponti. Tali ponti ad arco strutture realizzate più forte e ha permessi per molto più lungo Ponte campate. Ad esempio, il ponte di Alcántara, ancora oggi in piedi, è di 182 m (597 ft) lungo, con archi 29 m (95) di larghezza ed enormi conci fino a otto tonnellate di peso. Le centinaia di ponti romani ancora in esistenza tutta Europa sono un testamento alla loro incredibile resistenza e affidabilità.

Roman Bridge, Pont Julien

Ponte Romano, Pont Julien

GALLERIE

I Romani scavarono dei tunnel pure per la loro acqua acquedotti e strade ogni volta che hanno incontrato ostacoli come colline o montagne. Costruzione del traforo era difficile non solo perché lo scavo potrebbe richiedere anni, ma anche perché gli ispettori dovevano assicurarsi che entrambe le estremità di un tunnel incontrato correttamente al centro.
Il più comune metodo di costruzione di tunnel era il metodo di qanat , sviluppato dai Persiani nell'inizio dei millennio A.C.. Il tunnel è stato effettuato direttamente tramite una riga di post di cui sopra una collina e scavando pozzi verticali a intervalli regolari. Gli alberi ha assicurato che il tunnel non ha fatto deviare dalla sua traiettoria impostata e fornito ventilazione ai lavoratori.
Il 6 km lungo traforo quello Imperatore costruita in 41 CE per drenare il lago Fucino ha preso 11 anni e 30.000 lavoratori per costruire.
Il metodo di Counter-scavo era un metodo utilizzato per scavare attraverso alte montagne. I lavoratori scavato il tunnel da entrambi i lati di una montagna e incontrato in un punto centrale. Questo metodo di costruzione necessaria una maggiore pianificazione e una maggiore conoscenza della topografia e della geometria. Costruttori dovevano costantemente controllare che il tunnel di avanzare direzione, ad esempio, osservando la luce che penetrava attraverso la bocca del tunnel. Ventilazione, soprattutto per lunghe gallerie, era anche un problema, come alberi non potevano facilmente essere scavati giù dalla cima di una montagna. I tempi di costruzione richiesto dipendevano il tipo di roccia in corso di scavo e tipo del tunnel. Gallerie che coinvolge alberi, ad esempio, potrebbero essere costruite molto più rapidamente.
Quando il rock era duro, Romani impiegato una tecnica chiamata fuoco-tempra. Ciò ha consistito di riscaldamento la roccia con il fuoco e poi all'improvviso raffreddamento con acqua fredda affinché si fenderebbe. Tunnel potrebbe richiedere anni, se non decenni, per essere costruito, anche con migliaia di schiavi. Ad esempio, a 6 km (3,7 miglia) lungo tunnel quello Imperatore Claudius costruita in 41 CE per drenare il lago Fucino (Lacus Fucinus) ci sono voluti 11 anni per costruire e utilizzato circa 30.000 operai.

STRADE

I Romani avevano una rete estesa di strada che si estende dal nord dell' a sud dell' , con una lunghezza totale di non meno di 120.000 km (74.565 miglia) durante l' . Strade romane sono state fatte per i viaggi, e a mantenere il controllo su vasti territori dell'Impero. Ci hanno facilitato il rapido dispiegamento di eserciti quando necessario.
Obiettivo principale di una strada doveva collegare come straight un percorso come possibili due città spesso centinaia di chilometri. Via Appia, costruita dal 312 A.C., Roma collegato a Capua (190 km a pezzi o 118 miglia) mentre le importanti città lungo il suo percorso erano accessibili solo attraverso strade di ramo. La costruzione delle strade romane coinvolti colossali opere di ingegneria, perché non solo ponti e gallerie, ma anche viadotti, dovevano essere costruita ovunque strade incontrato ostacoli principali. Costruzione della strada coinvolto anche lo scavo di terra massiccia, il trasporto di materiali per recupero informazioni e livellamento su lunghe distanze e progetti di idraulica enorme per drenaggio e bonifica di acqua.

Via Appia

Via Appia antica

Strade romane sono state costruite prima impostando i cordoli, scavando una fossa lunga tra di loro che era l'intera larghezza della strada, e poi ricoprendolo con rocce o ghiaia. Lo strato di ghiaia compattato e uno strato di ghiaia più fine è stato aggiunto. La strada quindi era pavimentata con lastre di grande roccia poligonale. A causa dello strato di ghiaia qui sotto, strade romane erano in grado di resistere a congelamento e inondazioni e la necessaria manutenzione relativamente scarsa. Inoltre, la superficie stradale aveva piccole pendenze, in modo che ha potuto fluire dell'acqua piovana per i cordoli su entrambi i lati.
Pietre miliari (da milia passum in latino significa 1.000 passi) sono stati anche disposti lungo la strada a intervalli di un miglio. Erano colonne pesanti alta 1,5 m (5 piedi), che ha indicato il numero del miglio, la distanza da Roma e i nomi dei funzionari che hanno costruito la strada.

CEMENTO ROMANO

Uno dei più importanti contributi romani alla tecnologia di costruzione è stata l'invenzione del calcestruzzo. Permesso per la costruzione di imponenti edifici come il e la costruzione di ponte e Porto incastrata in cemento. Opera cementizia o opus caementicium fu inventato nel tardo III secolo A.C., quando i costruttori aggiunto una polvere vulcanica chiamato pozzolana di mortaio è costituito da una miscela di mattoni o pezzi di roccia, calce o gesso e acqua. Pozzolana che conteneva sia silice e allumina, creato una reazione chimica che ha notevolmente rafforzato la coesione del mortaio.
Roma ha subito un periodo chiamato una "rivoluzione concreta", che ha visto rapidi progressi rappresentati nella composizione del calcestruzzo. Ad esempio, costruttori romani scoperto che aggiungendo in terracotta schiacciato nel mortaio creato una forte miscela idraulica che potrebbe essere usata come materiale impermeabile per cisterne o altre costruzioni esposti alle intemperie. Romani ha anche masterizzato calcestruzzo subacqueo entro la metà del primo secolo D.C., che ha permesso per la costruzione di porti come quello della città di . Calcestruzzo subacqueo è stato ottenuto mescolando una parte di calce con due parti cenere vulcanica, e mettere la miscela in tufo vulcanico o in piccole casse di legno. La miscela sarebbe poi essere idratata di acqua di mare per innescare calcestruzzo esotermiche / reazione chimica di tempra.

Dome of the Pantheon

Cupola del Pantheon

Potremmo chiedere se calcestruzzo romano era meglio moderna in cemento o cemento Portland di oggi. Recenti ricerche dagli scienziati americane ed italiane hanno dimostrato che il calcestruzzo romano era decisamente superiore. Analizzando romane porti del Mediterraneo, hanno scoperto che calcestruzzo romano rimasto intatto dopo 2.000 anni di costante martellamento in riva al mare. Al contrario, cemento Portland comincia a erodere dopo 50 anni di esposizione all'acqua di mare. Secondo questi scienziati, cemento Portland non si lega così come cemento romano e comincia a rompere dopo pochi decenni, perché manca di opera cementizia calce e miscele di cenere vulcanica.

DISPOSITIVI MILLS & acqua

I Romani avevano mulini che hanno usato per macinare il grano e produrre la farina. Questi mulini hanno avuti generalmente un asse orizzontale attaccato ad un albero, passando attraverso una macina inferiore e girando un palmento superiore. Lo spazio tra le macine in pietra è stato accuratamente regolato da un meccanismo di barcollamento in modo da controllare la finezza della polvere prodotta. I mulini più elementari utilizzati alimentazione umana o animale. Per esempio, la mola asinaria risalente al 300 A.C. era un mulino rotante base guidato da schiavi o con gli occhi bendati cavalli, asini o muli.
Romani ha anche inventarono il mulino ad acqua sia con una ruota idraulica orizzontale o verticale nella metà del III secolo A.C.. Mulini ad acqua utilizzato un fiume o ad alta pressione dell'acqua da un serbatoio alto (o un acquedotto nelle vicinanze). Il potere dell'acqua colpendo le ruote era spesso regolato da un sistema di serbatoi e tubazioni. Ruote idrauliche verticali sono stati i più complessi, come hanno trasformato la rotazione verticale dell'acqua ruota in rotazione orizzontale dell'albero girando la macina superiore. L'acquedotto Barbegal e mulini costruito alla fine del primo secolo D.C., aveva acqua che corre attraverso un sentiero in discesa di 19 metri, 16 singole acqua ruote di guida. Il mulino era in grado di elaborare circa 3 tonnellate di grano all'ora. E ' impiegato centinaia di persone e prodotto abbastanza farina per fornire fino a 40.000 persone al giorno.

A Pompeii Bakery

Un panificio di Pompei

I Romani avevano altri dispositivi di acqua utilizzate per tagliare legno, pietre e per la frantumazione di minerali metallici. Segherie di aveva pietra-taglierine a disco alimentati da ruote idrauliche, per mezzo di una manovella e un asse di collegamento. Martelli di viaggio, che usato ruote idrauliche, martelli e cam, sono stati utilizzati in regioni minerarie per la frantumazione del minerale in piccoli pezzi.

TECNOLOGIA DI DATA MINING

I Romani furono i primi ad utilizzare la tecnologia avanzata nelle attività minerarie. Siti minerari romana avevano spesso un numero di acquedotti costruiti intorno a loro con serbatoi gigante e macchine ad acqua come timbro-mulini e trip-hammers. I carri armati giganti sono stati utilizzati in un metodo minerario chiamato hushing. Hushing consisteva di liberare grandi quantità di acqua per lavare via terra ed esporre il preziosi minerale rocce sottostanti. In un altro metodo di estrazione mineraria come estinzione incendio, acqua da questi serbatoi è stato rilasciato per frattura roccia che era stata precedentemente riscaldata.
Timbro-mulini ad acqua e trip-hammers sono stati utilizzati per schiacciare il minerale estratto in piccoli pezzi prima di essere ulteriormente elaborati. Tracce della tecnologia di data mining utilizzata dai Romani si trovano ancora in siti come Las Medulas in Spagna e Dolaucothi in gran . Il sito di Dolaucothi aveva acquedotti lunghi non meno di cinque.

ARMI

I Romani avevano armi formidabili che per secoli ha dato loro un vantaggio nel campo di battaglia e ha permesso loro di vasti territori. Armi dell'artiglieria come la balista e l'onagro, utilizzato in ruoli offensivi e difensivi in siege , erano le armi più terrificante e tecnologicamente avanzate nell'arsenale romano.
La balista (dal parola ballistra, significato balestra) nacque in e consisteva di due bracci orizzontali di balestra-come inserite in una corda torta fatta di tendini, crine di cavallo o nell'intestino, fissata ad un telaio rettangolare in legno. Aveva un cursore collegato a un supporto verticale passando attraverso la cornice rettangolare che i soldati caricati con piombo freccette o pesanti pietre sferiche. La balista è stata impostata la posizione armata tirando indietro la corda con un paio di argani.

Roman Ballista Reconstruction

Ricostruzione di Balista romana

Ingegneri romani ha migliorato significativamente la balistadi progettazione aggiungendo un numero di componenti in metallo che non solo ha reso la balista più leggeri e più facili da montare, ma anche migliorato l'esattezza aumentando la sua potenza di circa il 25%. La più grande delle Baliste erano anche più potenti. Potevano avere braccia 1-1,2 m (3-4 ft) di lunghezza e lanciare freccette ad una distanza di circa 450 m (450-500 iarde). La balista era molto accurato, soprattutto a una distanza ravvicinata. Potrebbe facilmente forare armatura di un soldato con abbastanza potere per ucciderlo all'istante. Ingegneri romani anche inventato il Carrobalista, una balista montata su un carrello che aggiunto mobilità all'arma. Ha dato ogni legione massicce di fuoco sul campo di battaglia, poiché come ogni legione spinto lungo 55 di questi mobili baliste in .        
L'onagro era una catapulta di torsione di un braccio che poteva lanciare proiettili molto più pesanti rispetto la balista con precisione, anche se con un intervallo minore (circa 300-400 m). Mentre la balista aveva molte parti in movimento che potrebbero rompersi o non riuscire, l'onagro aveva un design più semplice, rendendolo più affidabile e più facile funzionare. Ha consistito di una grande cornice orizzontale posizionata saldamente a terra e un telaio verticale con un buffer imbottito sulla parte anteriore. Il telaio orizzontale aveva allungato, ritorto corde di peli di animali o tendine. Un braccio con una fionda che tiene il proiettile è stata posta sul fascio ritorta e spinto verso il basso contro tensione di corde con un verricello. Il braccio è stato poi rilasciato da un meccanismo di innesco rilasciando la tensione e l'hurling grande proiettile (potrebbe essere una pietra sferica fino a 25 kg di peso), solitamente insieme scendere con una sostanza combustibile. Di impatto e nel susseguente incendio potrebbe smash in fortificazioni nemiche e causare grande devastazione.
Progettazione di onagro romano è anche considerato dagli scienziati più ingegnoso che le catapulte di un braccio del Medioevo a causa della sua fionda, che ha aumentato la lunghezza effettiva dell'imbracatura braccio senza aggiungere alcun peso significativo. I romani potrebbero non ruota questi grandi onagri in battaglia perché hanno pesato fino a quattro tonnellate. Sono stati invece costruiti in loco, su piattaforme imbottiti, affinché loro rinculo non macinare la terra sotto e li rendono instabile.

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